林 武

(廣西錫山礦業(yè)有限公司,廣西南寧 530022)

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

廣西大新縣下雷錳礦是一座上泥盆統(tǒng)沉積型碳酸錳礦床,隸屬中信大錳礦業(yè)有限責任公司,位于廣西大新縣下雷鎮(zhèn)境內(nèi)。礦區(qū)東西長約9 km,南北寬約2.5 km。為我國目前查明地質(zhì)儲量最大的錳礦床。

1.1 地層

礦區(qū)出露的主要地層由老至新依次為中泥盆統(tǒng)東崗嶺組(D2d)、上泥盆統(tǒng)榴江組(D3l)和五指山組(D3w)、下石炭統(tǒng)巖關組(C1y)和大塘組(C1d)、中石炭統(tǒng)黃龍組(C2h)及第四系(Q)。含錳礦層賦存于上泥盆統(tǒng)五指山組(D3w2)中,由上、中、下3層錳礦層和兩個夾層組成。礦層產(chǎn)狀與圍巖一致,向斜南翼呈陡傾斜,傾角一般在70(°)以上；而向斜北翼產(chǎn)狀平緩,傾角一般在25(°)以下[1],巖層產(chǎn)狀受地質(zhì)構造的作用變化大。

1.2 構造

礦區(qū)位于上映——下雷向斜的西南端,為一近東西走向,向西端翹起的向斜構造。向斜兩翼不對稱,南翼產(chǎn)狀陡峻并倒轉(zhuǎn),北翼產(chǎn)狀正常。向斜西部仰起部分構成次一級的復式向斜構造,褶皺及斷裂發(fā)育。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

2.1 地表水

2.1.1 下雷河

下雷河位于礦區(qū)外圍東部,長年流水,平均流量約為30 m3/s,是礦區(qū)內(nèi)地下水、地表水的總排泄河[2]。

2.1.2 布康溪

布康溪是礦區(qū)內(nèi)地表水、地下水排泄的通道。它發(fā)源于礦區(qū)西北部,自西向東流經(jīng)礦區(qū)南翼,最后潛入東崗嶺組地層以地下水的形式向下雷河排泄。

2.2 地下水

1)第四系(Q)沖洪積、坡殘積孔隙潛水含水層

主要分布于布康溪沿岸,由沖洪積含礫石粘土類物質(zhì)和坡殘積碎屑狀硅質(zhì)巖、泥巖組成,礫石分選性差,呈次園狀—次棱角狀,地下水以孔隙潛水的形式賦存于巖層中,富水性強。

2)下石炭統(tǒng)下部(C1y1)溶洞裂隙含水層

分布于布康洼地及布康溪溝谷一帶,由硅質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r組成,局部含有少量硅質(zhì)條帶。在水作用下溶洞較發(fā)育,規(guī)模大小不一,部分溶洞為半充填型,充填物為泥巖、硅質(zhì)巖碎塊及粘土類物質(zhì),富水性中。

3)上泥盆統(tǒng)五指山組(D3w4)隔水層

由硅質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖、硅質(zhì)泥灰?guī)r組成。根據(jù)鉆孔揭露的情況,巖芯采取較高,巖石膠結緊密,裂隙不發(fā)育,隔水性能較好。

4)上泥盆統(tǒng)五指山組(D3w3、2)裂隙潛水——承壓水含水層

由鈣質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、含錳碳酸巖、硅質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)巖組成。在向斜南、北兩翼露頭帶及26線以西為潛水區(qū),其它地方為承壓水區(qū)。潛水區(qū)的淺部為風化層,具有溶蝕裂隙和溶蝕孔洞,富水性中；深部原生巖區(qū),巖石裂隙一般發(fā)育,富水性為中～弱；承壓區(qū)巖層巖石裂隙較發(fā)育,富水性弱。

5)上泥盆統(tǒng)五指山組(D3w1)風化巖層含水層

由鈣質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖組成。根據(jù)鉆孔揭露的情況,鉆孔巖芯有溶蝕現(xiàn)象且局部遇到溶洞,富水性中。

6)上泥盆統(tǒng)榴江組(D3l)隔水層

由硅質(zhì)巖夾泥質(zhì)硅質(zhì)灰?guī)r組成巖石膠結緊密,裂隙不發(fā)育,隔水性能良好。

7)中泥盆統(tǒng)東崗嶺組(D2d)裂隙溶洞潛水含水層

由灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及生物碎屑灰?guī)r組成,厚度不詳。巖溶作用強烈,溶洞發(fā)育。根據(jù)鉆孔揭露的情況,鉆孔未遇溶洞但巖芯有溶蝕現(xiàn)象,富水性強。

3 礦井水災害分析

3.1 大氣降水對礦井的影響

大氣降水是本礦區(qū)地下水的重要補給來源,故礦井突水都直接或間接與降水有關。一方面由于地形地貌及地質(zhì)構造特征,有利于大氣降水對各含水層進行滲漏補給且補給量豐富,另一方面因采礦活動影響裂隙發(fā)育,加上布康溪溝谷南面坡上露天采礦形成的采坑面積大,以及地采采礦采穿頂柱(露采坑底)形成采空冒落區(qū),當雨季特別是暴雨來臨時,露采坑內(nèi)的山洪積水沒有及時排泄,匯集的積水通過巖礦層裂隙、斷裂構造和采空冒落區(qū)灌入礦井,成為直接充、突水水源。

3.2 地下水對礦井的影響

錳礦層賦存于上泥盆統(tǒng)五指山組(D3w2)中,而五指山組(D3w2、3)裂隙潛水——承壓水含水層為多層結構且富水性為中～弱,水量有限,一般在井內(nèi)以滴水、淋水的形式出現(xiàn),但局部地段分布不均勻,有水富集；底板五指山組(D3w1)風化巖層含水層,富水性中。含水層巖層裂隙、溶洞發(fā)育,局部易形成一些串珠狀的溶洞和裂隙帶,它們貯存有大量的地下水。由于開采活動對原巖進行了不同程度地破壞,當采掘工程接近或是揭露時這些地段時會造成礦井充、突水。其它含水層如下石炭統(tǒng)下部(C1y1)溶洞裂隙含水層和中泥盆統(tǒng)東崗嶺組(D2d)裂隙溶洞潛水,富水性中～強,其本身對礦井充、突水無影響,但由于有礦井輔助工程(如膠帶斜井、280 m排水平硐)揭露這類含水層時也會造成礦井充、突水。

3.3 斷裂構造對礦井的影響

根據(jù)所掌握的地質(zhì)資料,礦區(qū)內(nèi)斷裂構造發(fā)育,大多數(shù)為壓扭性斷層,破碎帶寬度較小且充填物膠結緊密,斷層導水、含水性能弱。表現(xiàn)為當采掘工程接近或是揭露時,水量瞬時大,水壓較高,持續(xù)小段時間后,水量、水壓急劇衰減。但少數(shù)發(fā)育并切穿含水層和隔水層中的斷層,其在擠壓特別強烈的彎曲轉(zhuǎn)折地段及斷層交匯處較寬,其導水、含水性能增強。在采礦活動的作用下,斷層會發(fā)生重新活動現(xiàn)象,即斷層活化[3]引起礦井充、突水。

4 礦井防水害對策

1)加強礦區(qū)水文地質(zhì)勘察工作,為礦井防治水害提供理論依據(jù)。由于礦區(qū)水文地質(zhì)工作基礎薄弱,一些常規(guī)的礦床水文地質(zhì)勘察資料受工作條件限制而無法收集,因此必需詳細查明礦區(qū)內(nèi)地表水系(特別是布康溪)與地下水間的相互關系及影響；各主要含水層地下水的補給、徑流、排泄條件；含(隔)水層的巖性、厚度、分布范圍及含水層滲透性、富水性、水位等基本特征；對礦井充水有較大影響的斷層破碎帶的位置、規(guī)模、性質(zhì)、產(chǎn)狀、富水性和導水性及變化、溝通各含水層以及地表水之間相互補給程度；計算分析采掘過程中礦井的涌水量等資料。

2)加強地面防排水、滲漏工作。由于露天采礦形成的露采坑以及地采采礦采穿頂柱(露采坑底),應在露采臺階上或是露采結束后的采坑底沿走向修筑排水溝渠攔截山洪積水,對某些范圍較大的低洼區(qū),不易填平時,可設置移動泵站,把水抽入溝渠,由排水溝渠排出礦區(qū)范圍之外。對由地采活動引起采穿頂柱和塌陷坑,則用廢石進行回填并用混凝土澆頂,阻止降水直接灌入礦井。

3)根據(jù)查明的水文地質(zhì)資料合理地布置井巷工程。井巷工程設計布置,應盡可能地避開強風化帶、強富水巖層以及含水、導水性強的構造破碎帶。當采掘工程接近含水的巖層和構造時,必須堅決貫切“有疑必探,先探后掘”原則和制定切合實際的探放水措施。對局部水害嚴重地段,可采用注漿堵水的方式消除水患。

4)建立、完善和維護井下排水系統(tǒng)的設施、設備。定期清理井下水溝、水倉中的淤泥,檢修、維護好排水機械設備,保證排水設備設施的完好率使其能充分發(fā)揮排水功能。

5)加強安全生產(chǎn)知識培訓,提高井下工作人員防水意識及技能。經(jīng)常對井下工作人員進行一些水文地質(zhì)和防水方面知識的培訓,讓他們了解、判斷現(xiàn)場突水前兆的一些方法及避災撤離線路,掌握一些防水害的施工方法。

5 結語

大新下雷錳礦礦床水文地質(zhì)條件比較復雜,生產(chǎn)過程中經(jīng)常受到水害的威脅,雖然在生產(chǎn)和防治水的實踐中積累了一些豐富經(jīng)驗,礦井防治水技術也日趨成熟和完善,但水災害的復雜性、隱蔽性、多變性及突發(fā)性的特點,使得防治水工作任務仍非常艱巨。因此,在以后的生產(chǎn)工作中,應做好全面規(guī)劃,統(tǒng)籌安排,因地制宜地采取針對性的防水措施防止水害,以實現(xiàn)安全生產(chǎn)與經(jīng)濟效益的雙豐收。

[1]地質(zhì)礦產(chǎn)部區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)司.中國錳礦地質(zhì)文集[M].北京：地質(zhì)出版社,1985.

[2]王建新,楊家謙,龔景秋,等.廣西大新縣下雷礦區(qū)南部碳酸錳礦詳細勘探地質(zhì)報告[R].南寧：廣西第四地質(zhì)隊,1985.

[3]許學漢,王杰,凌榮華,等.煤礦突水預報研究[M].北京：地質(zhì)出版社,1991.